Characterization of anthocyanins and condensed tannins from grapes and their qualitative incidence on astringency and bitterness sensory properties

par Maria Alessandra Paissoni

Thèse de doctorat en Œnologie

Le président du jury était Fernando Zamora.

Le jury était composé de Mar Vilanova, Simone Vincenzi.

Les rapporteurs étaient Jorge Ricardo Da Silva, Fabio Mencarelli.

  • Titre traduit

    Caractérisation des anthocyanes et des tanins condensés du raisins et leur incidence sur les caractéristiques sensorielles de l'astringence et l'amertume dans les vins


  • Résumé

    Dans le vin rouge, les composés phénoliques sont souvent associés à la qualité du produit. Parmi eux, les anthocyanes sont responsables de la couleur du vin rouge et chaque cépage possède un génome spécifique déterminant le profil anthocyanique de chacun. Les pratiques culturales peuvent influencer l’accumulation de ces molécules dans la baie de raisin, tandis que les différentes techniques fermentaires peuvent modifier leur extraction. Les flavanols monomères, oligomères et polymères des pépins et des pellicules contribuent à l’amertume et l’astringence des vins. Pendant la vinification et l’élevage, ceux-ci réagissent avec les anthocyanes modifiant les propriétés du vin. De nombreuses publications concernant les caractéristiques sensorielles des flavanols ont été réalisées, alors que la contribution sensorielle des anthocyanes est encore mal connue. Cette thèse se décompose en deux parties. La première partie s’intéresse à l’étude de l’utilisation d’ozone gazeux comme technique pré-fermentaire sur les cépages rouges Nebbiolo et Barbera après récolte et pendant le passerillage. L’ozone est une technique innovante pour la réduction des contaminations microbiennes et la réduction du dioxyde de soufre. L’influence de cette technique sur les parois cellulaire des pellicules, sur l’extraction, la concentration en flavanols et en anthocyanes pendant la macération a été évaluée. L’étude montre que l’ozone possède un impact sur la macération des raisins, induisant une extraction plus importante des anthocyanes dans le Nebbiolo. En revanche, l’ozone n’influence ni les anthocyanes moléculaires, ni le profil variétal de chaque cépage. Pendant le passerillage, l’inverse a été étudié. L’extraction des anthocyanes dans le Nebbiolo est diminuée. A l’inverse, bien que moins d’anthocyanes soient retrouvées dans le raisin de Barbera, le traitement ne possède aucun impact sur l’extraction de celles-ci. Concernant les flavanols, l’extraction est moins influencée par le traitement à l’ozone. Des différences ont été retrouvées dans le cépage Nebbiolo. Les flavonols sont plus concentrés après le traitement avec l’ozone sur les raisins post-récolte, alors qu’ils diminuent pendant le passerillage. La modification causée sur la paroi cellulaire par l’ozone ainsi que la dureté des pellicules pourraient prédire l’extraction des anthocyanes et des flavanols, grâce à des analyses multi-variées. En conséquence, le traitement avec l’ozone doit être adapté en fonction du cépage et du produit final désiré. Dans la deuxième partie, les anthocyanes des raisins ont été extraites à partir des raisins et ces extraits ont été fractionnés en trois fractions, glucoside, acetyl-glucoside et cinnamoyl-glucoside, par Chromatographie de Partage Centrifuge (CPC) et CLHP (Chromatographie Liquide Haute Performance) préparative. L’évaluation de l’astringence a été réalisée par des analyses de précipitation protéique avec une protéine modèle BSA (Bovine Serum Albumin) et des protéines salivaires, les anthocyanes réagissant avec ces dernières. Les analyses sensorielles et l’évaluation de l’astringence ont été combinées. La concentration en anthocyane diminue après le traitement avec les protéines salivaires, dans l’extrait total et dans les fractions, en particulier les cinnamoyl-glucosides apparaissent comme les plus réactives avec les protéines salivaires. Les seuils de perception gustatifs ont été calculés avec la méthode “Best estimate threshold” dans le vin modèle. Les fractions acétyl-glucosides et cinnamoyl-glucosides, suivies de la fraction glucoside, possèdent des seuils de perception plus bas aux concentrations retrouvées dans les vins. Les descripteurs associés à ces fractions sont l’amertume et l’astringence. Ces résultats démontreraient que les anthocyanes apportent une contribution sensorielle dans la perception du vin en bouche, corrélée à l’acétylation des molécules.


  • Résumé

    In red wine, phenolic compounds are generally associated with the quality of products. Among them, anthocyanins extracted from skins are responsible for wine colour. The grapevine genomes determine the anthocyanins profiles, but several factors in the vineyard can influence their accumulation, as well as post-harvest techniques can modify their extraction during winemaking. Monomeric, oligomeric and polymeric flavanols from skins and seeds contribute to astringency and bitterness of wine and during winemaking and ageing complexes formation with anthocyanins modifies wine characteristics. Several publications are available to understand flavanols sensory characteristics, whereas anthocyanins role has not consensus in scientific literature. This PhD thesis is composed by two parts. The first part deal with the evaluation of the use of gaseous ozone as post-harvest technique in red wine grapes Nebbiolo and Barbera used on both fresh grape and during withering. Ozone treatment is an innovative technology proved to avoid mycobiota spoilage and preserving from the use of sulphur dioxide. Its influence on flavanol and anthocyanin contents and extractabilities during maceration was evaluated, considering skin cell wall modification. In fresh grape, ozone influenced skin maceration for both the varieties, leading to a higher anthocyanin extraction in Nebbiolo grapes and lower in Barbera. Ozone did not influence the final individual anthocyanin extractability, respecting the varietal anthocyanin fingerprint. During dehydration, opposite trend was found: in Nebbiolo reported no change in the content of total anthocyanins just after ozone-assisted dehydration, but their extraction yield was lower. On the contrary, although lower contents of anthocyanins were found in Barbera grapes no differences in final extractability was found. Regarding oligomeric and polymeric flavanols, their extractability was less affected by the ozone treatment. Only in Nebbiolo, both oligomeric and polymeric flavanol extraction was increased in fresh grape, whereas it is slightly decrease during dehydration. The ozone-induced modification of skin cell wall composition together with skin hardness parameters fitted well in multivariate models to predict anthocyanins, oligomeric flavanols and polymeric flavanols extraction. Therefore, the ozone treatment should be adapted depending on the variety and on the target wine. In the second part, grape anthocyanins were isolated depending on the acylation patterns, i.e. glucoside, acetyl-glucoside, and cinnamoyl-glucoside by a combination of centrifugal partition chromatography (CPC) and preparative-HPLC. Protein precipitation analyses to assess astringency and sensorial analysis were carried out. Anthocyanins reacted with both bovine serum albumine and salivary proteins, in different extent, since higher interaction between anthocyanins and salivary proteins was found with a significative reduction of total extract and fractions glucoside, acetyl-glucoside, and cinnamoyl-glucoside. The latter in particular is the more reactive to salivary proteins. Sensorial analysis was carried out as detection threshold test. Best estimated threshold (BET) of anthocyanins were resulted in wine-range scale, in particular acetyl-glucoside and cinnamoyl-glucoside BET are lower of glucoside threshold, and descriptors reported were astringency and bitterness. These results show that anthocyanins can be detected as in-mouth properties contributors, and the magnitude of their involvement is related to anthocyanins acylation.


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